500kV架空輸電線路短時增容的技術研究

田 靖 胡龍江

（國網湖北省電力公司檢修公司鄂西北運維分部，湖北 襄陽 441000）

隨著我國經濟的發展，我國的電力建設也得到了穩定、持續的發展，發電形式從風能、核能、再到三峽水能，大力的提高了我國的發電總量，有效的滿足了人們對電力的需求。據規劃，我國的裝機總量從2000年的319GW到2010年的754GW再到未來2020年的1160GW，其總量不斷地增加，也對我國架空輸電線路提出了較高的要求。但相對于經濟的快速發展，我國電網建設相對滯后，電力供求也存在一定的不平衡問題。并且與發達國家相比，我國線路輸電水平受到輸電容量和負荷水平的限制，加之技術設備等原因，使得在超高壓輸電線路利用率與實際輸電容量較低的瓶頸仍然存在，區間供電能力仍然不足。因此，針對電網主線路采取提高輸送容量對于緩解用壓力具有十分重要的意義。

一、影響輸電線路容量的因素及研究現狀

500kV架空輸電線路的輸送容量的影響因素較多，如環境溫度、風速、風向以及日照輻射、導線物理性質和線路所處的地理環境等都是影響線路容量的因素。一般可以采用動靜兩種方法來進行計算。目前，輸送額定容量主要是為了防止線路負荷增加產生熱故障而指定的靜態熱容量限值。是保守的基于惡劣氣象條件為維持對地安全距離得出的。一般不允許超出設計范圍，否則將造成設備故障。而影響輸電線路送電能力的因素也有很多，如電壓的穩定性、動態和靜態的穩定性等，目前，提供輸電容量的研究主要是從提高系統靜態和動態穩定性以及維持電壓的角度來考慮的。普遍采用柔性交流輸電技術、串聯補償技術、無功補償平衡技術、緊湊型輸電技術以及同桿多回技術等，并且相關研究在實踐中取得了一定的成果。

二、輸電線路動態熱容量的計算

在限定的條件下，由于電流作用使得線路產生一定量的熱，因此在提高輸電線路輸送容量的同時，應當保證導線允許的最高溫度，這樣避免造成導線燒損破壞，提高輸定的質量，保障其使用壽命，因此，我們首先需要對動態熱量進行計算。通常在氣象條件和電流的雙重作用下，載流輸電線路的溫度會是一個較穩定的數值，此時，導線的散熱功率和吸熱功率一直，人后在依靠輸電線路的有關熱平衡方程，就可以得到在該熱平衡狀態下輸電線路容量的計算公式。而目前能夠計算熱容量的公式很多，并且不同國家在計算中會因關注的因素不同而存在差異，因此，在計算中存在誤差是不可避免的。鑒于架空線允許的載流量由諸如電阻、風速、環境溫度等眾多因素的影響，但是一個相對穩定的值，我們可以采用以下熱平衡公式來計算熱容量：

其中：I2R（Tc）表示的為架空線其在單位長度內而產生發熱功率（單位：W/m）；QS表示的是單位長度上架空線所具有的日照吸熱功率（單位：W/m）；Qr表示的是單位長度上架空線所產生的輻射散熱功率（單位：W/m）；Qc表示的是單位長度上架空線所產生的對流散熱功率（單位：W/m）；I表示的是架空線所具體負載的電流（單位：A）；R為架空線溫度為t時單位長度的交流電阻（Ω/m）。

若導體中電流產生的熱量去向有兩個，一是向周圍介質的傳遞耗散；二是提高導體自身溫度，這兩者之間表現出的是一種動態的分配方式，并會持續到導體表現為穩態，而導體所具有的發熱溫度也將保持在穩態溫升，也可以有上述公式表示。

三、提高輸送電路輸送容量的判據

在基于N-1條件下，并在上述熱平衡的基礎上，對短時內提高輸電線輸送容量方案的可行性進行了分析。

1 相關應力判據。即判定輸電線可以承受的最大應力，這是由于在線路架設成功后，輸電線的應力不是固定的，而是沿著導線的方向發生變化，且還會隨弧垂的改變而變動。在對輸電線應力進行計算時，需要對自重比、冰載比、風壓比等進行計算，通常都有固定的公式，如自重比載公式：

q代表單位長度下的導線質量，單位：kg/m；A代表的是導線截面積，單位：mm2。

而冰重比載與重力方向一致，公式為：

b代表冰層厚度，單位：mm；通過對各個指標的測定，然后根據固定的公式來取的相應應力值。

輸電線弧垂的確定。若計算得到輸電線的應力小于其極限值，則弧垂的改變可以逆轉。而弧垂所具有的限值，多取決于輸電線與地面之間的安全距離長度，當桿塔高度確定，假若弧垂太大，那么就可能出現安全隱患，乃至于導致一些重大的放電險情等等。一般計算弧垂的方法有兩種，一是按照拋物線原理進行，二是利用懸鏈線原理進行計算。后者主要依據是沿線長單位負荷均勻分布，其懸掛式柔索具有一定的張力。一般來講拋物線法計算的得弧垂結果偏低，但由于懸鏈法公式復雜，在一般的工程設計中，采用拋物線法計算，這樣就會使得導線拉得較緊，從而使其應力高于實際值。

結語

綜上所述，在提高輸電線路輸送容量時，應當綜合考慮如風壓、熱容量、自重、冰重載比等因素，并計算相關的應力和弧垂，從而設計科學的提高輸送容量的方案，并保證電網運行的穩定性和可靠性。而隨著技術發展的日漸成熟，增容技術將在500kV架空輸電線路中得到有效的開發，具有良好的應用前景。

[1]張杰.架空輸電線路增容方法研究[J].云南電力技術，2010，39（05）：76-77.

[2]張成巍，邱烜.架空線路動態增容技術研究[J].廣東電力，2012，25（02）：57-61.

[3]杜永平，張永.輸電線路動態增容技術及其應用[J].安徽電力，2009，26（01）：53-58.

[4]黃新波，孫欽東，程榮貴，劉家兵.輸電線路動態增容系統的設計[J].微計算機信息，2008（09）：17-19.

[5]田靖.500kV輸電線路短時增容可行性研究[D].三峽大學工程碩士畢業論文，2013.